3港口水工建筑物-陳達(dá)

港口水工建筑物陳達(dá)河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院HOHAIUNIVERSITYCollegeofHabor,CostalandOffshoreEngineering港口水工建筑物河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院2港口水工建筑物結(jié)構(gòu)的設(shè)計狀況持久狀況短暫狀況偶然狀況正常條件下，結(jié)構(gòu)使用過程中的狀況。按承載能力極限狀態(tài)的持久組合和正常使用極限狀態(tài)的長期組合或短期組合分別進行設(shè)計。結(jié)構(gòu)施工和安裝等持續(xù)時間較短的狀況。應(yīng)對承載能力極限狀態(tài)的短暫組合進行設(shè)計，必要時可同時對正常使用極限狀態(tài)的短暫狀況進行設(shè)計。結(jié)構(gòu)承受設(shè)防地震等持續(xù)時間很短的狀況。應(yīng)按承載能力極限狀態(tài)的偶然組合進行設(shè)計。前情提要I前情提要II河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院3作用組合正常使用極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)持久組合短暫組合持久狀況短暫狀況偶然組合永久作用和持續(xù)時間較長的可變作用包含了持續(xù)時間較短的可變作用包含了偶然作用包括短期效應(yīng)（頻遇）組合和長期效應(yīng)（準(zhǔn)永久）組合港口水工建筑物4前情提要III作用的分類根據(jù)時間的變異劃分偶然作用在設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)，不一定出現(xiàn)，但一旦出現(xiàn)其量值很大且持續(xù)時間很短可變作用在設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)，其量值隨時間變化與平均值相比不可忽略永久作用在設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)，其量值隨時間的變化與平均值相比可忽略不計結(jié)構(gòu)和固定設(shè)備自重力預(yù)加應(yīng)力土重力永久作用引起的土壓力堆貨荷載流動起重運輸機械荷載船舶荷載、水流波浪力可變作用引起的土壓力地震荷載等固定水位引起的靜水壓力河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院港口水工建筑物5前情提要IV作用代表值作用的代表值（應(yīng)根據(jù)不同的極限狀態(tài)與設(shè)計狀況采用不同的量值作為作用的代表值）標(biāo)準(zhǔn)值頻遇值準(zhǔn)永久值作用的主要代表值作用在結(jié)構(gòu)上時而出現(xiàn)的較大值代表作用在結(jié)構(gòu)上經(jīng)常出現(xiàn)的量值，它在設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)具有較長的總持續(xù)期河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院港口水工建筑物6重力式碼頭河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院港口水工建筑物7重力式碼頭河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院港口水工建筑物8重力式碼頭工作原理：依靠結(jié)構(gòu)本身及其上填料的重量抵抗建筑物的滑動和傾覆。優(yōu)點：抗凍和抗冰性能好，堅固耐久，可承受較大碼頭地面荷載，對碼頭地面超載和裝卸工藝變化適應(yīng)性強，施工比較簡單，維修費用少，造價低，設(shè)計和施工經(jīng)驗比較成熟。缺點：要求有一定承載力的地基，以及較大數(shù)量的砂石料。適用條件：較好的地基。如巖石、砂、卵石、礫石及硬粘土地基。河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院港口水工建筑物9重力式碼頭的組成胸墻和墻身：是重力式碼頭的主體結(jié)構(gòu)，擋土、承受并傳遞外力、構(gòu)成整體，便于安裝碼頭設(shè)備?；A(chǔ)：（1）擴散、減小地基應(yīng)力，降低碼頭沉降；（2）有利于保護地基不受沖刷；（3）便于整平地基，安裝墻身。墻后回填：（主要指拋石棱體，倒濾層）減小土壓力，減小水土流失。碼頭設(shè)施：供船舶系靠，裝卸作業(yè)。河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院港口水工建筑物10重力式碼頭的結(jié)構(gòu)型式根據(jù)墻身的施工方法劃分干地現(xiàn)場澆筑（或砌筑）結(jié)構(gòu)水下安裝預(yù)制結(jié)構(gòu)河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院港口水工建筑物11重力式碼頭的結(jié)構(gòu)型式重力式碼頭的結(jié)構(gòu)型式主要取決于墻身結(jié)構(gòu)。根據(jù)墻身結(jié)構(gòu)型式劃分方塊碼頭沉箱碼頭格形鋼板樁碼頭現(xiàn)澆砼碼頭扶壁碼頭大直徑圓筒碼頭我國常用的結(jié)構(gòu)型式我國常用的結(jié)構(gòu)型式近年采用較多的型式常用于有干地施工條件的內(nèi)河港我國南方較常用的型式近年采用較多的型式河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院港口水工建筑物干地現(xiàn)場澆筑水下安裝預(yù)制結(jié)構(gòu)漿砌石碼頭12重力式碼頭的結(jié)構(gòu)型式預(yù)制墻身構(gòu)件開挖基床拋填塊石基床基床夯實和整平在基床上安裝強身預(yù)制件澆注胸墻拋填墻后塊石棱體和鋪設(shè)倒濾層安裝碼頭設(shè)備和鋪設(shè)路面河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院港口水工建筑物水下安裝預(yù)制結(jié)構(gòu)施工順序13重力式碼頭的結(jié)構(gòu)型式方塊碼頭河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院港口水工建筑物14重力式碼頭的結(jié)構(gòu)型式沉箱碼頭河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院港口水工建筑物15重力式碼頭的結(jié)構(gòu)型式扶壁碼頭河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院港口水工建筑物16重力式碼頭的結(jié)構(gòu)型式大直徑圓筒碼頭河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院港口水工建筑物17重力式碼頭的結(jié)構(gòu)型式河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院港口水工建筑物格形鋼板樁碼頭18方塊碼頭適用：地基較好，當(dāng)?shù)赜写罅渴希鄙黉摬暮捅鶝r嚴(yán)重的情況。缺點：水下工作量大，結(jié)構(gòu)整體和抗震性能差，需要石料量大。優(yōu)點：耐久性好，基本不需要鋼材，施工簡單，不需要復(fù)雜的施工設(shè)備，如果沒有大型起重船，可把塊體做得小一些。河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院港口水工建筑物19斷面形式卸荷板式是衡重式的一種，卸荷板的存在，減小了墻背后的土壓力，基底應(yīng)力較均勻，斷面和底寬大大減小，整體穩(wěn)定性較好。衡重式土壓力減小，重心靠后，基底應(yīng)力分布均勻，橫斷面方向整體性好，但結(jié)構(gòu)重心靠上，抗震性能差，且衡重式斷面在施工中存在后傾穩(wěn)定問題。階梯形斷面和底寬較大，材料用量較多，橫斷面方向整體性差，且地基應(yīng)力不均勻。河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院港口水工建筑物方塊碼頭20空心方塊有底空心：外形尺寸大，抗傾能力大（填料全部參加抗傾），基底應(yīng)力較小，但易斷裂。無底空心：抗傾能力小，基底局部應(yīng)力集中，僅用于小碼頭。結(jié)構(gòu)形式異型方塊結(jié)構(gòu)輕型，材料較省，土壓力較?。涨粌?nèi)不完全填滿石料），造價低，但施工中穩(wěn)定性差，基底局部應(yīng)力集中，一般用于小碼頭。

實心方塊制作方便，耐久性好，施工維修簡便，但砼或石料用量大，若起重設(shè)備能力足夠，地基承載力好，材料供應(yīng)充足，宜選用這種型式。河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院港口水工建筑物方塊碼頭21空心塊體：工字，雙工字，多工字，日字，口字，T形，雙T形等。構(gòu)造—塊體形狀實心塊體：直角六面體河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院港口水工建筑物方塊碼頭22卸荷板一般采用鋼筋砼結(jié)構(gòu)，其型式有懸臂式、錨固式和簡支式。懸臂式最為常用，其懸臂長度和厚度應(yīng)通過后傾穩(wěn)定性和強度計算確定，一般懸臂長1.5～3.0m，厚度0.8～1.2m。為防止后傾，懸臂不能太長，應(yīng)滿足控制條件：懸臂長/墻身頂寬≤0.5。當(dāng)懸臂長度/厚度＜1.5，一般可采用素砼，此時厚度1～1.2m；懸臂長度/厚度≥1.5，應(yīng)采用鋼筋砼，此時厚度0.8～1.0m。

構(gòu)造—塊體尺寸原則上越大越好，但應(yīng)考慮預(yù)制和起重設(shè)備的能力以及碼頭的分段長度。構(gòu)造—卸荷板河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院港口水工建筑物方塊碼頭23（2）盡量使斷面重心后移，以增大穩(wěn)定，減小地基應(yīng)力，宜采用衡重式斷面，衡重式碼頭在施工過程中，若墻后未及時回填，存在向后傾覆的危險，為了保證墻在施工期的穩(wěn)定性應(yīng)控制基底應(yīng)力分布，應(yīng)對墻身合力到后趾的距離作限制。斷面設(shè)計（1）盡量減小土壓力

。（3）在施工許可的情況下，盡量增大塊體尺寸，以減少層數(shù)和數(shù)量。（4）卸荷板的位置應(yīng)適當(dāng)?shù)鸵恍?，一般卸荷板頂面以放在現(xiàn)澆胸墻的施工水位為宜。河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院港口水工建筑物方塊碼頭24沉箱碼頭適用：當(dāng)?shù)赜谐料漕A(yù)制場或工程量較大，工期短的大型碼頭，或需要采用沉箱結(jié)構(gòu)的特殊工程，如燈塔基礎(chǔ)等。缺點：鋼材用量大，耐久性不如方塊結(jié)構(gòu)，且需專門的預(yù)制下水設(shè)備；基床整平要求高；沉箱一旦遭到破壞，修理難度較大。優(yōu)點：整體性好，空心率大，內(nèi)部填料自重小，地基應(yīng)力較?。豢拐鹉芰?，施工速度快，水下工作量少，箱內(nèi)可填充砂石料，造價低。河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院港口水工建筑物25河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院港口水工建筑物沉箱碼頭26河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院港口水工建筑物沉箱碼頭27氣囊下水河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院港口水工建筑物沉箱碼頭28河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院港口水工建筑物沉箱碼頭29斷面形式矩形沉箱制作簡單，浮游穩(wěn)定性好，施工經(jīng)驗豐富，多用于岸壁式碼頭。1）對稱式：最常用；2）非對稱式：節(jié)省鋼筋砼，但制作麻煩，浮游穩(wěn)定性差；3）開孔式：對無掩護的港口，消能效果較好。圓形沉箱（多用于墩式碼頭）1）受力條件好，浮游時產(chǎn)生徑向水壓力，壁內(nèi)產(chǎn)生壓應(yīng)力，使用時產(chǎn)生徑向側(cè)壓力，壁內(nèi)產(chǎn)生拉應(yīng)力；2）按構(gòu)造配筋，用鋼量少（填料側(cè)壓力按儲倉壓力計算，數(shù)值不大，往往不起控制作用）；3）腔體內(nèi)不設(shè)隔板，砼用量減少，重量減小，且空間大，施工方便；4）環(huán)形箱壁對水流的阻力小。河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院港口水工建筑物沉箱碼頭30構(gòu)造—外形尺寸寬度：沉箱的底寬應(yīng)根據(jù)建筑物的穩(wěn)定性和地基承載力確定，同時也要滿足浮運吃水，干舷高度和浮游穩(wěn)定性的要求，若不滿足，應(yīng)盡量從施工上采取措施，如用起重船或浮筒吊護，不得已才考慮增大寬度。長度或直徑：應(yīng)根據(jù)施工設(shè)備能力，施工要求的最小尺寸及碼頭變形縫間距確定。我國船廠生產(chǎn)的一般在10×12-12×14m，約600～800t，國內(nèi)最大2000t，世界上最大沉箱為我國為馬爾太設(shè)計并利用馬爾太船塢生產(chǎn)的沉箱，l×b×h=26×26×21.5m，約6400t。高度：頂部高程宜適當(dāng)放低，但不得低于現(xiàn)澆胸墻的施工水位，構(gòu)造上沉箱要伸入胸墻30～50cm，以保證整體性。河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院港口水工建筑物沉箱碼頭31構(gòu)造—壁厚作用：增大沉箱剛度，減小立板、底板的計算跨度，從而減小內(nèi)力。隔墻間距：3～5m，隔墻頂應(yīng)比外壁低10～20cm，便于封艙板或搭設(shè)工作平臺，隔墻上可以挖孔，以減小材料用量。

沉箱的外壁和底板的厚度應(yīng)由計算確定，但壁厚≮25cm，一般取30-35cm，底板厚度≮壁厚，一般取35～40cm。

應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐牟牧?，選用量大、便宜、易密實和易填充的填料，如：砂、塊石、卵石、開山土等。構(gòu)造—縱、橫隔墻構(gòu)造—填料河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院港口水工建筑物沉箱碼頭32構(gòu)造—接縫構(gòu)造1）每隔一箱格在前后壁設(shè)置一個灌水孔，不設(shè)灌水孔的箱格，應(yīng)在隔墻上設(shè)置通水孔。2）為了便于沉箱沉放時的定位，應(yīng)在箱頂?shù)乃膫€角上埋置拉環(huán)。1）平接：當(dāng)墻后設(shè)置拋石棱體或全部采用塊石回填時。2）空腔對接：當(dāng)墻后不設(shè)拋石棱體而全部采用砂或開山土回填時，腔內(nèi)設(shè)置倒濾層，平均縫寬5cm。注意：沉箱接縫的底面防漏。

構(gòu)造—其它河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院港口水工建筑物沉箱碼頭33扶壁碼頭適用：有起重運輸設(shè)備，有預(yù)制能力的情況或有干地施工條件。缺點：整體性差，耐久性差。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，施工速度快，節(jié)省材料，造價低。河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院港口水工建筑物34扶壁碼頭河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院港口水工建筑物35肋板：將立板和底板連成整體，并支撐立板和底板。底板：將上部荷載傳給基床。立板：擋土并構(gòu)成碼頭直立岸壁。組成河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院港口水工建筑物扶壁碼頭36長度：預(yù)制安裝時，取決于起重能力，但≮H/3；干地現(xiàn)澆時，取變形縫間距。寬度：由結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和地基承載能力確定但構(gòu)造上應(yīng)滿足：前趾長≯1m；翹尾長≯底寬/4；翹尾角度≯φ。高度：由碼頭水深和胸墻的底標(biāo)高確定，且不低于胸墻的施工水位，護壁頂端宜嵌入胸墻10cm。構(gòu)造—外形尺寸河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院港口水工建筑物扶壁碼頭37肋板的材料用量在整個扶壁結(jié)構(gòu)中占很大比重，肋板間距與肋板數(shù)量有關(guān)，須經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟比較加以確定：對現(xiàn)澆多肋扶壁：1/2～1/3墻高或2～3.5m。對預(yù)制扶壁：若預(yù)制件長<4m，用單肋扶壁；若預(yù)制件長≥4m，用雙肋或多肋扶壁。具體確定：肋板間距應(yīng)根據(jù)立板和底板的支座彎矩和跨中彎矩大致相等的原則確定。構(gòu)造—肋板的間距河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院港口水工建筑物扶壁碼頭38縫寬：扶壁間垂直縫設(shè)計寬度采用4‰扶壁高度，但≮4cm。構(gòu)造—扶壁接縫倒濾構(gòu)造（當(dāng)墻后無拋石棱體時）：（1）立板的懸臂不長：在肋板外側(cè)設(shè)置隔砂板；（2）立板的懸臂較長：在立板后設(shè)置隔砂板；（3）為了防止倒濾井中填料下沉后在胸墻下出現(xiàn)空隙而造成漏砂，應(yīng)在胸墻底部的后面設(shè)置倒濾棱體。河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院港口水工建筑物扶壁碼頭39大直徑圓筒碼頭適用：地質(zhì)條件較好的深水碼頭，如廣西防城港D=16m，或地基表面有不厚但又不薄的軟土層的情況。

特點：（1）鋼材、砼用量少，每延米材料用量與圓筒直徑無關(guān)，只與碼頭高度和圓筒壁厚有關(guān)。（2）對地基條件的適應(yīng)能力比其它重力式碼頭強。（3）構(gòu)造簡單，較受業(yè)主歡迎。（4）圓筒內(nèi)填料可就地取材。河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院港口水工建筑物40河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院港口水工建筑物大直徑圓筒碼頭41河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院港口水工建筑物大直徑圓筒碼頭42河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院港口水工建筑物大直徑圓筒碼頭43將圓筒沿高度分成幾段預(yù)制，在現(xiàn)場安裝整體預(yù)制圓筒的制造方式將圓筒在平面上分成若干片，然后在陸上或現(xiàn)場進行拼裝現(xiàn)場整體澆注，有干地施工條件，同沉井一般，邊澆邊沉圓筒的直徑應(yīng)根據(jù)碼頭穩(wěn)定性及使用要求確定，一般為5～14m，具體由計算確定河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院港口水工建筑物大直徑圓筒碼頭44按圓筒的平面形狀分：圓形、多邊形、橢圓形型式按圓筒排數(shù)分：單排式，使用較多；雙排式或多排式河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院港口水工建筑物大直徑圓筒碼頭45構(gòu)造—外型尺寸直徑：由碼頭穩(wěn)定性及使用要求確定，一般為5～14m。高度：由碼頭的水深和埋入地基的深度確定。埋入地基的深度由建筑物的穩(wěn)定性和地基持力層深度決定，一般埋深2.0～5.0m。壁厚：